JP2000291486A

JP2000291486A - エンジンの失火判定装置

Info

Publication number: JP2000291486A
Application number: JP11098824A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Nishimura; 利彦西村
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性の高い失火判定をより迅速に行うことが
できるエンジンの失火判定装置を得ること。【解決手段】エンジンの失火判定装置は、エンジンの燃
焼室から排出される排気ガスの排気温度を検出する排気
温度検出手段Ｍ１と、検出した排気温度が排気温度によ
る失火判定のために予め設定されている排気温度失火判
定値よりも高い温度であるか否かを判断する排気温度比
較判断手段Ｍ２と、燃焼室へと吸入される吸入空気が通
過する吸気管に設けられ、吸入空気の吸気圧力を検出す
る吸気圧力検出手段Ｍ３と、検出した吸気圧力が吸気圧
力による失火判定のために設定される吸気圧力失火判定
値よりも大きいか否かを判断する吸気圧力比較判断手段
Ｍ４と、排気温度が排気温度失火判定値以上で、かつ吸
気圧力が吸気圧力失火判定値以上である場合にエンジン
に失火が生じていると判定する失火判定手段Ｍ５とを備
えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに失火が
生じているか否かを判定するエンジンの失火判定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに失火が生じると、失火気筒か
ら未燃ガスが排気通路に流れ込み、排気通路途中に設け
られている排気ガス浄化用の触媒コンバータを劣化させ
るおそれがある。そのため、従来より、エンジンに失火
が生じているか否かを判定するエンジンの失火判定装置
が種々提案されている。

【０００３】例えば、特開平４−１０９０６１号公報に
示されるように、エンジンの吸気管内の吸入負圧を検出
し、失火が生じた場合に生ずる吸気負圧の減少に基づい
て失火を検出する方法や、特開平２−１１２６４６号公
報に示されるように、クランク軸の角速度を演算し、失
火が生じた場合に生ずる角速度の変化に基づいて失火を
検出する方法が提案されている。

【０００４】しかし、吸気管内の吸入負圧を用いた失火
判定の場合、所定の運転領域にて生ずる脈動のため、正
常な燃焼状態であるにもかかわらず、失火と誤認するお
それがある。また、クランク軸の角速度の変化に基づい
た失火判定の場合、例えば、減速時における路面や駆動
系からの逆入力等の外乱のため、失火と誤認するおそれ
がある。

【０００５】このため、本出願人は、先に、特開平１０
−７７８９９号公報において、クランク軸の角速度変化
と吸気管圧力の変化との両方に基づいた失火判定によっ
て、外乱等による失火誤認の防止を図り、失火判定精度
及び信頼性を向上することのできる失火判定装置を提案
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
ク軸の角速度変化は、所定期間の検出値を平均処理して
求める必要があるため、迅速な失火判断が要求される場
合に対応が十分ではなく、更なる性能向上の課題が残さ
れていた。

【０００７】特に、近年、ターボを搭載した車両用エン
ジンにおいて排気通路のターボ設置箇所の上流位置に触
媒コンバータを設け、冷間始動時に早期に活性化させる
ことにより、未燃ガスの排出を抑制するものがある。こ
の場合、燃焼室と触媒コンバータの距離が接近している
ため、失火が生じた場合には触媒コンバータが劣化しや
すく、かかる劣化を防止して触媒コンバータを確実に保
護するためには、従来よりも迅速な失火判断が要求され
る。

【０００８】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、信頼性の高い失火判定をより
迅速に行うことができるエンジンの失火判定装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明によるエンジンの失火判定装
置は、図１の基本構成図に示すように、エンジンの燃焼
室から排出される排気ガスの排気温度を検出する排気温
度検出手段Ｍ１と、検出した排気温度が排気温度による
失火判定のために予め設定されている排気温度失火判定
値よりも高い温度であるか否かを判断する排気温度比較
判断手段Ｍ２と、燃焼室へと吸入される吸入空気が通過
する吸気管に設けられ、吸入空気の吸気圧力を検出する
吸気圧力検出手段Ｍ３と、検出した吸気圧力が吸気圧力
による失火判定のために設定される吸気圧力失火判定値
よりも大きいか否かを判断する吸気圧力比較判断手段Ｍ
４と、排気温度が排気温度失火判定値以上で、かつ吸気
圧力が吸気圧力失火判定値以上である場合にエンジンに
失火が生じていると判定する失火判定手段Ｍ５とを備え
たことを特徴とする。

【００１０】これによれば、エンジンに失火が生じてい
るか否かの失火判定が、失火が生じた際に直に変化が生
ずる排気温度と吸気圧力の両方に基づいて行われるた
め、失火判定の精度及び信頼性を高い水準に維持した状
態で、失火を迅速に判定することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明によるエンジンの失
火判定装置は、吸気圧力失火判定値がエンジン運転領域
に応じて設定されることを特徴とする。これにより、吸
気圧力失火判定値は、エンジン運転領域に応じて変化す
る吸気圧力に対応して設定されるため、吸気圧力に基づ
いた失火判定をより精度高く実施することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、以下に図に基づいて説明する。図２は、本発明の失
火検出装置を備えたエンジン装置を概念的に示した全体
構成図である。エンジン装置１に用いられているエンジ
ン本体２は、水平対向型の４気筒エンジンであり、シリ
ンダブロック３の左右両バンクにシリンダヘッドをそれ
ぞれ備えている。シリンダヘッドには吸気ポート５と排
気ポート６が形成され、吸気ポート５には吸気通路１０
が接続されている。

【００１３】吸気通路１０は、上流側からエアクリーナ
ボックス１１、ターボ１２のコンプレッサハウジング１
２ａ、インタークーラ１３、スロットルバルブ１４、吸
気管１５を備え、吸気管１５は吸気ポート５の直上流位
置にて各気筒毎に独立して燃料噴射を行うインジェクタ
１６を備える。

【００１４】一方、排気ポート６には排気通路２０が接
続され、上流側からプリ触媒２１、ターボ１２のタービ
ンハウジング１２ｂ、ウエストゲートバルブ２２、フロ
ント触媒２３、リヤ触媒２４を備える。

【００１５】また、エンジン本体２、吸気通路１０及び
排気通路２０には、エンジン動作状態を検出するための
各種センサが設けられている。具体的には、エンジン本
体２には、シリンダブロック３の中心位置に支承された
クランクシャフトの回転角度位置を検出するクランク角
センサ３１、カムシャフトの回転角度を検出するカム角
センサ３２が設けられている。

【００１６】吸気通路１０には、コンプレッサハウジン
グ１２ａの上流位置に吸入空気量を計測するエアフロー
メータ３４が設けられ、スロットルバルブ１４の付近に
はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３５
が設けられている。また、スロットルバルブ１４の下流
位置には吸入空気の温度を検出する吸気温センサ３６が
設けられ、吸気管１５には吸気管１５内の吸気圧力を検
出する吸気圧センサ３７が設けられている。

【００１７】排気通路２０には、プリ触媒２１の上流位
置にて排気ガス中に残留する酸素量を検出するＡ／Ｆセ
ンサ４１、プリ触媒２１の下流位置にて排気ガスの排気
温度を検出する排気温センサ４２、フロント触媒２２の
下流位置に空燃比フィードバック制御用のリヤＯ₂セン
サ４３が設けられている。

【００１８】上記構成を有するエンジン装置１の制御
は、電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」という）５０
により行われる。図３は、ＥＣＵ５０の概略構成説明図
である。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを中心と
して構成され、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、ＣＰＵ５３、
入力ポート５４、出力ポート５５がバスライン５６を介
して互いに接続されている。

【００１９】また、各種センサから受け取ったアナログ
信号をデジタル信号に変換して入力ポート５４に引き渡
すＡ／Ｄ変換器５７、及び出力ポート５５から受けた制
御信号を駆動信号に変換して各種アクチュエータ類に出
力するための駆動回路５８を内蔵している。

【００２０】入力ポート５４には、クランク角センサ３
１、カム角センサ３２が接続され、また、Ａ／Ｄ変換器
５７を介してエアフローメータ３４、Ａ／Ｆセンサ４
１、リアＯ₂センサ４３、排気温センサ４２、吸気温セ
ンサ３６が接続されている。出力ポート５５には、イグ
ナイタ１１が接続され、また、駆動回路５８を介してイ
ンジェクタ１６、及び図示していないインストルメント
パネルに設けられる警告ランプ２６が接続されている。

【００２１】ＲＯＭ５１は、制御プログラムや予め設定
された固定データを記憶し、ＲＡＭ５２は、各種センサ
からの検出信号や学習値等を格納する。ＣＰＵ５３は、
予め設定された固定データや各種センサからの検出信号
等を用いてＲＯＭ５１に記憶した制御プログラムに従っ
て演算処理を行い、燃料噴射制御、点火時期制御等を行
うとともに、失火の有無を判断している。

【００２２】すなわち、ＥＣＵ５０及びＥＣＵ５０に接
続されるセンサ類・アクチュエータ類により、本発明に
かかる排気温度検出手段、排気温度比較判断手段、吸気
圧力検出手段、吸気圧力比較判断手段、失火判定手段の
各機能、及び、その他の制御機能が実現される。

【００２３】次に、ＥＣＵ４０にて実行される失火検出
にかかわる処理について、図４のフローチャートに基づ
いて説明する。図４は、失火判定ルーチンを示すフロー
チャートである。まず最初に、ステップＳ１では排気温
度検出手段である排気温センサ４２により排気温度Ｔが
計測される。ステップＳ２では、吸気圧力検出手段であ
る吸気圧センサにより吸気圧が検出され、所定時間にお
ける吸気圧の平均値（以下、「吸気圧平均値」という）
Ｐｍａｖｅが演算される。これらステップＳ１及びステ
ップＳ２により、エンジンの失火の有無を判定するため
の失火判定パラメータが入手される。

【００２４】ステップＳ３では、ステップＳ１にて検出
した排気温度Ｔが排気温度失火判定値Ｔｃよりも高い温
度であるか否かが判断される。これにより、排気温度に
基づいた失火判定が行われる。排気温度失火判定値Ｔｃ
は、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５１内に失火判定のために予め
設定されている排気温度であり、通常の排気温度と失火
発生時の排気温度とを区分けする閾値である。本実施の
形態では、９５０℃に設定されている。この部分が排気
温度比較判断手段に相当する。

【００２５】ステップＳ４では、ステップＳ２にて演算
した吸気圧平均値Ｐｍａｖｅが吸気圧力失火判定値Ｐｃ
よりも大きい値であるか否かが判断される。これによ
り、吸気圧力に基づいた失火判定が行われる。吸気圧力
判定値Ｐｃは、通常の吸気圧平均値と失火発生時の吸気
圧平均値とを区分けする閾値であり、ＥＣＵ５０のＲＯ
Ｍ５１内に設定されているデータ格子をエンジン回転数
とエンジン負荷（Ｔｐ）を用いて参照することにより求
められ設定される（図６参照）。吸気圧力判定値Ｐｃは
エンジン回転数及びエンジン負荷が低い程大きい値に設
定され、逆に、エンジン回転数及びエンジン負荷が高く
なるほど、低い値に設定される。吸気圧力はエンジン負
荷の低い状態では高い値となり、エンジン負荷の高い状
態では低い値になる特性に基づいて吸気圧力判定値が設
定される。

【００２６】図５は、失火発生前後における排気温度と
吸気圧力の変化状態を示すタイムチャートである。図
中、失火が発生する前の吸気管１５内の吸気圧力を正常
時吸気圧Ｐ_A、失火発生後の吸気圧力を失火時吸気圧Ｐ_B
とし、また、失火発生前の排気温度を正常温度Ｔ_A、失
火発生後の排気温度を失火温度Ｔ_Bとする。

【００２７】失火が発生した場合、吸気管１５内の吸気
圧力は、図中（ｂ）に示すように、失火発生と同時に、
正常時吸気圧平均値Ｐ_Aから吸気圧力失火判定値Ｐ_cより
も高い値である失火時吸気圧Ｐ_Bまで急激に上昇し、上
昇した状態で脈動を生ずる。

【００２８】吸気圧力は、ある一定単位時間内に空気が
吸入されることで発生するため、失火を生じると、エン
ジン回転数が低下して吸気弁の開弁時間が相対的に長く
なり、シリンダ内に空気を吸入する時間が長くなる。ま
た、シリンダ内の吸気と排気との換気効率が低下するこ
と等から、単位時間当たりにシリンダ内に吸入される該
当気筒の吸入空気量が減少する。このため、吸気圧力は
高くなる（大気圧に近づく）。

【００２９】さらに、失火気筒の吸い込み能力が低下す
ると他の気筒との吸気バランスが崩れるため、吸気脈動
が生じる。したがって、失火発生後の吸気圧平均値Ｐｍ
ａｖｅは吸気圧力失火判定値Ｐｃよりも高い値となる。

【００３０】吸気圧センサ３７は、このような吸気圧力
の変化を直接的に検出するため、吸気圧力の変化から失
火をより早く検出することができる。したがって、吸気
圧センサ３７により吸気管１５内の吸気圧力を監視する
ことにより、迅速に失火の発生を検知することができ
る。

【００３１】また、排気温度Ｔは、図中（ａ）に示すよ
うに、正常温度Ｔ_Aから漸次上昇し、失火が発生してか
ら所定時間経過後には排気温度失火判定値Ｔ_Cよりも高
い値である失火温度Ｔ_Bとなる。これは、失火により生
じた未燃ガスが排気通路内に流れ込み、プリ触媒２１に
付着してプリ触媒２１の熱によって異常燃焼する、いわ
ゆる後燃えを生ずるためである。

【００３２】排気温度センサ４２はこのような排気温度
の変化を直接的に検出するため、排気温度の変化から失
火をより早く検出することができる。したがって、排気
温センサ４２により排気温度の上昇を監視することで、
従来のクランク軸角速度の回転変化に基づく失火判定よ
りも迅速に失火の発生を検知することができる。

【００３３】図４に示すステップＳ３にて、排気温度Ｔ
が排気温度失火判定値Ｔｃよりも高温（Ｔ＞Ｔｃ）であ
る場合（ＹＥＳ）は、更に吸気圧力に基づく判断を行う
べくステップＳ４に進む。ステップＳ４では、吸気圧平
均値Ｐｍａｖｅが吸気圧力失火判定値Ｐｃよりも大きい
値（Ｐｍａｖｅ＞Ｐｃ）である場合（ＹＥＳ）は、ステ
ップＳ５に進む。

【００３４】ステップＳ５では、エンジンに失火が生じ
ているとの失火判定が行われ、警告ランプ２６の点灯
や、ＥＣＵ５０のバックアップＲＡＭ内に失火の事実を
トラブルデータとしてストアするなどの処理を行い、そ
の後に本ルーチンを抜ける（リターン）。

【００３５】また、ステップＳ３にて排気温度Ｔが排気
温度失火判定値Ｔｃ以下（Ｔ≦Ｔｃ）である場合（Ｎ
Ｏ）、若しくはステップＳ４にて吸気圧平均値Ｐｍａｖ
ｅが吸気圧力失火判定値Ｐｃ以下（Ｐｍａｖｅ≦Ｐｃ）
である場合（ＮＯ）は、失火が生じていないと判断して
本ルーチンを抜ける（リターン）。

【００３６】このように、失火の判定を排気温度と吸気
圧力の両方に基づいて行うため、失火判定の精度及び信
頼性をより高い水準に維持することができる。また、失
火のより早い検出が可能な排気温度と吸気圧力に基づい
て判断するために失火判定の時間をより短縮することが
できる。

【００３７】ＥＣＵ５０は、エンジンに失火が生じてい
ると判定した場合、警告ランプを点灯させ操作者（ドラ
イバ）にその旨を伝達する。そして、操作者がエンジン
を停止する等の処置を行うことにより、プリ触媒２１は
失火から保護され、その下流に位置するターボ１２のタ
ービンも保護される。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの失火判定装置によれば、排気温度と吸気圧力との
両方を用いて失火判定するため、精度及び信頼性の高い
失火判定をより迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図である。

【図２】本発明の失火検出装置を備えたエンジン装置を
概念的に示した全体構成図である。

【図３】ＥＣＵの概略構成説明図である。

【図４】失火判定ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図５】失火発生前後における排気温度と吸気圧力の変
化状態を示すタイムチャートである。

【図６】圧力判定値算出用のマップである。

【符号の説明】

１エンジン装置２エンジン本体１２ターボ２１プリ触媒３１クランク角センサ３７吸気圧センサ４２排気温センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの燃焼室から排出される排気ガ
スの排気温度を検出する排気温度検出手段と、該検出した排気温度が排気温度による失火判定のために
予め設定されている排気温度失火判定値よりも高い温度
であるか否かを判断する排気温度比較判断手段と、前記燃焼室へと吸入される吸入空気が通過する吸気管に
設けられ、該吸入空気の吸気圧力を検出する吸気圧力検
出手段と、該検出した吸気圧力が吸気圧力による失火判定のために
設定される吸気圧力失火判定値よりも大きいか否かを判
断する吸気圧力比較判断手段と、前記排気温度が前記排気温度失火判定値以上で、かつ前
記吸気圧力が前記吸気圧力失火判定値以上である場合
に、前記エンジンに失火が生じていると判定する失火判
定手段とを備えたことを特徴とするエンジンの失火判定
装置。
【請求項２】前記吸気圧力失火判定値は、エンジン運転領域に応じて設定されることを特徴とする
請求項１に記載のエンジンの失火判定装置。